專利名稱：：高鈦型燒結礦的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋼鐵冶金領域中的燒結礦制備方法，尤其涉及一種高鈦型燒結礦的制備方法。
背景技術：
：攀枝花鋼鐵公司是目前國內外唯一生產高鈦型釩鈦燒結礦(燒結礦TiO2含量高達7.5%左右)的鋼鐵企業。其燒結所用含鐵原料主要為攀枝花高鈦型釩鈦磁鐵精礦(占含鐵料60%以上)，該礦具有TiO2含量高(12%-13%)、Al2O3含量高、SiO2含量低、粒度粗(-0.074mm粒級含量僅占50%左右，而普通鐵精礦-0.074mm粒級含量一般均在70%以上)、粒度組成不合理(不利于制粒的0.25mm0.074mm中間粒級含量多)、親水性差等特點，這使得該礦混合料成球性差、透氣性不好、熔點高，屬于特別難燒結的礦種。并且，該礦在燒結過程中生成了較多普通燒結礦中沒有的脆性的鈣鈦礦(CaO-TiO2)、鈦榴石等含鈦礦物，因而燒結礦強度差、成品率低、返礦率高。同時，由于料層透氣性差，產量也低。釩鈦磁鐵礦的配比越高，燒結的難度越大，尤其是高鈦型燒結礦(TiO2含量>6%)的產量、質量顯著惡化。雖然攀鋼投產以來采用了許多強化燒結的技術措施，但由于攀枝花高鈦型釩鈦磁鐵礦固有的特殊性，取得的效果較為有限，這是長期以來攀鋼釩鈦燒結礦產量、質量一直落后于普通燒結礦的主要原因，是攀鋼生產的“瓶頸”。因此，攻克高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結技術難關是提高攀鋼生產水平的關鍵環節之一，研發創新性的高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結強化技術對攀鋼的進一步發展具有舉足輕重的作用。目前國內外普通礦燒結生產中也面臨著如何采用有效強化技術措施，以便進一步提高燒結礦產量、質量的問題。有些鋼鐵企業使用了少量活性石灰強化燒結的技術(燒結使用活性石灰的研究及實踐[J]，楊旭輝等，燒結球團，1985，10(6):22;臨鋼燒結配加生石灰的效果及改進[J]，王遠利等，燒結球團，1998，23(1):51)，還有些鋼鐵企業研發了在燒結混合料中添加少量含硼物料(硼泥、硼鐵礦等)的技術(硼礦泥對燒結礦質量影響的研究[J]，趙玉寰等，河北冶金，1985(4)47；燒結配硼灰泥粉試驗研究[J]，萬佑生等，燒結球團，1991，10(6):9;配加硼泥燒結礦生產及其冶煉效果的試驗研究[J]，馮本和等，河北冶金，1993(5):18)，在提高燒結礦產質量方面取得了一定的效果。但這些技術僅使用于普通磁鐵精礦或赤鐵礦粉燒結，并且僅僅是單獨配加，故強化效果并不理想。此外，在現有技術中，使用硼泥對燒結礦鐵品位還有不利的影響。因此，需要研發一種能夠提高高鈦型燒結礦的產量和質量的燒結方法。
發明內容本發明的目的在于提供一種有效提高高鈦型燒結礦的強度的制備方法。本發明的目的還在于提供一種提高高鈦型燒結礦的產量和質量的制備方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種高鈦型燒結礦的制備方法，該方法包括將活性石灰、生石灰與硼酸加水消化，配加到含有釩鈦磁鐵精礦的燒結混合料中，然后進行造粒、布料、點火燒結，得到高鈦型燒結礦。在本發明的實施例中，活性石灰的添加量可占總重量的2%5%，硼酸的添加量可占總重量的0.03%0.1%。隨著活性石灰添加量的增大，燒結混合料中的生石灰含量降低。生石灰的含量可占總重量的5%2%。在本發明的另一實施例中，將活性石灰與生石灰預先打水消化1015分鐘，用50°C80°C的水將硼酸消化制成溶液，然后將它們混合造粒。在本發明的又一實施例中，把活性石灰預先破碎為<3mm，并把破碎后的活性石灰與生石灰一起加水消化成粉末狀，硼酸加水消化成水溶液，再配加到燒結混合料中。具體實施例方式以下，將詳細說明本發明的實施例。為了提高高鈦型燒結礦的產量和質量，本發明利用活性石灰有效CaO含量多、活性度高、粘結性強，硼酸能降低混合料熔點的特性，通過采用在燒結混合料中配加活性石灰和硼酸的方法來達到改善混合料的成球性能，提高料層透氣性，降低混合料熔點，強化燒結過程，提高燒結礦產量、質量的目的。根據本發明的方法，燒結礦的產量、質量有較大提高，且固體燃料消耗下降。普通生石灰有效CaO含量在82%左右，活性度為180_220mL，而活性石灰有效CaO含量在95%左右，活性度為300mL以上。活性石灰加水消化后呈高度分散狀，比表面積大，對燒結混合料的粘結成球性及燒結過程中的物化反應性比普通生石灰強得多，能生成更多的低熔點鐵酸鈣(CaO·Fe2O3)粘結相，抑制鈣鈦礦(CaO·TiO2)、鈦榴石等強度低的礦物生成。此外，硼酸活化能力很強，燒結料中添加少量的B2O3能降低燒結液相的粘度。因而，一方面可使料層透氣性變好，氧化性氣氛增強，另一方面有利于液相中的Ca2+向Fe2O3表面擴散，使得鐵酸鈣易于生成。低熔點鐵酸鈣和含硼硅酸鹽相含量增多，會直接導致燒結混合料熔點的下降。因此，采用在燒結混合料中配加活性石灰和硼酸的方法，既可以改善混合料的成球性能，提高料層透氣性，又能降低混合料熔點，促使混合料早期熔化，生成更多的低熔點液相，從而達到提高燒結礦產量、質量，降低燃料消耗的目的。更具體地講，采用活性石灰和硼酸制備高鈦型燒結礦的反應原理如下釩鈦磁鐵精礦含有較高的TiO2與Al2O3，初始熔點在1300°C以上，比普通鐵礦石的初始熔點(10001100°C)高得多，而且軟化區間窄，不到100°C。在1300°C左右時，燒結塊僅類似軟化狀態，固相反應生成的鐵酸鹽又固溶了相當數量的TiO2,使熔點進一步提高。因此，液相難于生成且生成量少。同時由于SiO2含量少，生成的硅酸鹽液相量亦少，因此在燒結溫度1280°c以下，釩鈦磁鐵精礦燒結生成的液相量(2535%)要比普通礦的燒結礦少1015%。且燒結過程中生成的脆性鈣鈦礦較多，而強度好的鐵酸鈣較少。鈣鈦礦是在高溫(>1300°C)和還原性氣氛下生成的，TiO2通過液相擴散與CaO生成鈣鈦礦(CaO-TiO2)0鈣鈦礦與鐵酸鈣呈相互消長關系。固相反應生成的鐵酸鈣在1200°C發展迅速。但在1280°C又很快離解成Fe2O3和CaO，Fe2O3又被還原成Fe3O4，其反應式如下Ca0+Ti02=CaO·TiO2AG=-19100-0·8TCaCHFe2O3=CaO·Fe3O4AG=-1700-1.15T由以上可以看出，高溫有利于以上兩個反應的進行，但在燒結溫度范圍內，鈣鈦礦比鐵酸鈣的生成趨勢大得多，在高溫(>1270°C)下，鐵酸鈣難以穩定存在。配加硼酸后由于燒結溫度降低，有利于抑制鈣鈦礦(CaO·TiO2)生成，促進鐵酸鈣(CaO·Fe3O4)的形成。而在低溫條件下，配加活性石灰后，由于CaO濃度增大也有利于提高鐵酸鈣(CaC^Fe3O4)的生成量。下面給出了根據本發明所采用的方法的四個具體實施例。實施例1在攀鋼燒結原料的條件下，采用在燒結混合料中配加占總重量2%的活性石灰、0.03%的硼酸、生石灰配比從占總重量的7%降低為5%的方法。燒結時將2%活性石灰、5%生石灰預先打水消化10-15min，硼酸用50-80°C熱水消化制成溶液，然后在一次混合機內與鐵礦粉、返礦、燃料、石灰石等燒結料一起加水混合制粒，經過二次混合機混合造起球后，布到燒結機上進行燒結。燒結主要工藝參數混合料配碳量4.6%、水分7.2%、堿度2.35倍，返礦配比35%,混合制粒時間4.Omin；點火溫度1050°C，點火時間2.5min；點火負壓6.OKPa，燒結負壓12.OKPa；鋪底料高度20mm，料層高度650mm。結果表明，與基準期(即不采用本發明的方法)相比，燒結混合料>3mm粗粒級含量從52.30%提高到56.58%，提高4.28個百分點；<0.5mm細粒級含量從18.24%下降到15.89%，下降2.35個百分點；熔點從1347°C下降到1342°C，下降5°C；燒結速度從21.13mm/min提高到21.59mm/min，提高0.46mm/min；燒結礦轉鼓強度從71.24%提高到72.56%，提高1.32個百分點；成品率從74.21%提高到76.09%，提高1.88個百分點；產量從1.321t/m2·h提高到1.335t/m2·h，增產1.06%；固體燃料消耗從48.25kg/tr下降到46.62kg/t礦，下降1.63kg/tr；燒結礦低溫還原粉化率從63.34%下降到62.07%，下降1.27個百分點；還原度從81.45%上升到82.27%,上升0.82個百分點。實施例2在攀鋼燒結原料的條件下，采用在燒結混合料中配加占總重量3%的活性石灰、0.06%的硼酸、生石灰配比從占總重量7%降低為4%的方法。燒結時將3%活性石灰、4%生石灰預先打水消化10-15min，硼酸用50-80°C熱水消化制成溶液，然后在一次混合機內與鐵礦粉、返礦、燃料、石灰石等燒結料一起加水混合制粒，經過二次混合機混合造起球后，布到燒結機上進行燒結。燒結主要工藝參數混合料配碳量4.6%、水分7.2%、堿度2.35倍，返礦配比35%，混合制粒時間4.Omin；點火溫度1050°C，點火時間2.5min；點火負壓6.OKPa，燒結負壓12.OKPa；鋪底料高度20mm，料層高度650mm。結果表明，與基準期(即不采用本發明的方法)相比，燒結混合料>3mm粗粒級含量從52.30%提高到59.45%，提高7.15個百分點；<0.5mm細粒級含量從18.24%下降到13.76%，下降4.48個百分點；熔點從1347°C下降到1336°C，下降irC；燒結速度從21.13mm/min提高到22.26mm/min，提高1.13mm/min；燒結礦轉鼓強度從71.24%提高到72.98%，提高1.74個百分點；成品率從74.21%提高到76.59%,提高2.38個百分點；產量從1.321t/m2·h提高到1.354t/m2·h，增產2.45%；固體燃料消耗從48.ZSkg/ty■下降到46.Wkg/ty■，下降2.Oekg/ty■，燒結礦低溫還原粉化率從63.34%下降到61.17%，下降2.17個百分點；還原度從81.45%上升到82.69%，上升1.24個百分點。實施例3在攀鋼燒結原料條件下，采用在燒結混合料中配加占總重量4%的活性石灰、0.08%的硼酸、生石灰配比從占總重量7%降低為3%的方法。燒結時將4%活性石灰、3%生石灰預先打水消化10-15min，硼酸用50-80°C熱水消化制成溶液，然后在一次混合機內與鐵礦粉、返礦、燃料、石灰石等燒結料一起加水混合制粒，經過二次混合機混合造起球后，布到燒結機上進行燒結。燒結主要工藝參數混合料配碳量4.6%、水分7.2%、堿度2.35倍，返礦配比35%，混合制粒時間4.Omin；點火溫度1050°C，點火時間2.5min；點火負壓6.OKPa，燒結負壓12.OKPa；鋪底料高度20mm，料層高度650mm。結果表明，與基準期(即不采用本發明的方法)相比，燒結混合料>3mm粗粒級含量從52.30%提高到61.47%，提高9.17個百分點；<0.5mm細粒級含量從18.24%下降到11.53%，下降6.71個百分點；熔點從1347°C下降到1327°C，下降20°C；燒結速度從21.13mm/min提高到22.94mm/min，提高1.81mm/min；燒結礦轉鼓強度從71.24%提高到73.55%，提高2.31個百分點；成品率從74.21%提高到77.15%,提高2.94個百分點；產量從1.321t/m2·h提高到1.369t/m2·h，增產3.66%；固體燃料消耗從48.ZSkg/ty■下降到45.OTkg/ty■，下降3.18kg/tr；燒結礦低溫還原粉化率從63.34%下降到59.82%，下降3.52個百分點；還原度從81.45%上升到83.42%，上升1.97個百分點。實施例4在攀鋼燒結原料的條件下，采用在燒結混合料中配加占總重量5%的活性石灰、0.的硼酸、生石灰配比從占總重量7%降低為2%的技術方法。燒結時將5%活性石灰、2%生石灰預先打水消化10-15min，硼酸用50-80°C熱水消化制成溶液，然后在一次混合機內與鐵礦粉、返礦、燃料、石灰石等燒結料一起加水混合制粒，經過二次混合機混合造起球后，布到燒結機上進行燒結。燒結主要工藝參數混合料配碳量4.6%、水分7.2%、堿度2.35倍，返礦配比35%,混合制粒時間4.Omin；點火溫度1050°C，點火時間2.5min；點火負壓6.OKPa，燒結負壓12.OKPa;鋪底料高度20mm，料層高度650mm。結果表明，與基準期(即不采用本發明的方法)相比，燒結混合料>3mm粗粒級含量從52.30%提高到62.48%，提高10.18個百分點；<0.5mm細粒級含量從18.24%下降到10.06%，下降8.18個百分點；熔點從1347°C下降到1319°C，下降28°C；燒結速度從21.13mm/min提高到23.25mm/min,提高2.12mm/min；燒結礦轉鼓強度從71.24%提高到74.09%，提高2.85個百分點；成品率從74.21%提高到77.63%，提高3.42個百分點；產量從1.321t/m2_h提高到1.384t/m2_h，增產4.79%；固體燃料消耗從48.25kg/tr下降到44.35kg/t礦，下降3.90kg/t礦；燒結礦低溫還原粉化率從63.34%下降到58.73%，下降4.61個百分點；還原度從81.45%上升到83.83%，上升2.38個百分點。通過上述四個實施例可以看出，在本發明中，將活性石灰預先破碎為<3mm，與生石灰一起裝入底部安裝有配消器的燒結配料礦槽中，硼酸預先加水配制成溶液盛入溶液池內，生產時按一定比例(活性石灰配比為占總重量的25%、硼酸配比為占總重量的0.03%0.1%、生石灰配比為占總重量的5%2%)配加到燒結混合料中，然后在燒結混合機中混合造球，最后裝入燒結機中點火燒結。在本發明的方法中，隨著活性石灰添加量的增大，燒結混合料中的生石灰含量降低。生石灰的減少量對應于活性石灰的添加量。生產出的成品燒結礦經運輸進入高爐進行冶煉。根據本發明實施例的方法，既可以改善混合料的成球性能，提高料層透氣性，又能降低混合料熔點，促使混合料早期熔化，生成更多的低熔點液相，從而達到提高燒結礦產、質量、降低燃料消耗的目的。上述四個實施例的原料組成具體見表1。表1實施例各種原料的組成和比例(重量百分比)％<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中，對比例1為除了單獨使用活性石灰且沒有配加硼酸之外其它原料組成與實施例2相同的對比例；對比例2為除了單獨配加硼酸且沒有使用活性石灰之外其它原料組成與實施例2相同的對比例。此外，實施例中的鐵礦粉指的是奧礦粉(澳大利亞礦粉)、國高粉(國產高品位礦粉)、篩加粉(中品位礦粉)；高鈦型釩鈦磁鐵礦指的是攀精礦(攀枝花釩鈦磁鐵精礦)。表2示出了上述各實施例及對比例的試驗結果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2可見，單獨使用活性石灰(對比例1)和單獨配加硼酸(對比例2)的技術效果沒有當活性石灰與硼酸一起使用時(實施例2)的效果好。目前燒結使用的含硼物料主要為硼泥、硼灰泥、硼鐵礦等，這些物料其它成分含量高，有效B含量低。例如，硼泥含MgO36%-41%,SiO220%-24%，B2O3含量僅為0.5%-1.28%；硼鐵精礦TFe51%-54%,SiO220-24%，B2O3含量僅為3.8%-4.2%;而硼酸為化工副產品或化學純，B2O3含量達到70%-90%以上。例如，在燒結礦含B達到0.008%時，需要配加3%-4%的硼泥，而硼酸只需配加0.02%-0.06%，僅是硼泥用量的幾十分之一。因此，使用硼泥、硼灰泥、硼鐵礦等對燒結礦的TFe品位的影響較大，而硼酸的影響微乎其微，故硼酸對強化燒結更為有利，使用效果更好。本發明中硼酸的使用原理與現有技術使用硼化物(硼泥、硼鐵礦等)的原理一樣，均是利用其中的硼氧化物(B2O3)來降低混合料的熔點。不同的是，硼酸B2O3含量高，活化能力很強，燒結料中添加少量的硼酸就能顯著降低混合料的熔點和燒結液相的粘度，一方面可使料層透氣性變好，氧化性氣氛增強，另一方面又有利于液相中的Ca2+向Fe2O3表面擴散，使得鐵酸鈣等強度好的礦物相易于生成。強度好、熔點低的鐵酸鈣和含硼硅酸鹽相含量增多，直接導致了高鈦燒結混合料熔點的下降，對提高燒結礦產量、質量、降低燃料消耗更為有利。此外，本發明的原料使用了高鈦型釩鈦磁鐵精礦，高鈦型釩鈦磁鐵精礦具有TiO2含量高(12%-13%)、粒度粗、粒度組成不合理、親水性差，混合料成球性差、透氣性不好、熔點高的缺點，與普通礦石的差別較大，屬于特別難燒結的礦種。對此，本發明采用比生石灰和其它含硼物料強化能力更強的活性石灰和硼酸來改善高鈦型釩鈦燒結礦的產質量。因此，根據本發明實施例提供的方法具有以下的優點第一，可顯著改善燒結混合料的粒度組成，提高燒結料層的原始透氣性和燒結速度，從而提高燒結礦產量；第二，可強化燒結混合料的制粒性能，提高了制粒小球的強度，有利于燒結礦強度的提高；第三，可降低燒結混合料的熔點，生成更多的鐵酸鈣和硅酸鹽優質粘結相，有利于提高燒結礦的強度和成品率，降低固體燃料消耗；第四，可改善燒結礦的礦物組成和結構，從而改善燒結礦的冶金性能，有利于提高高爐冶煉的技術經濟指標。本領域技術人員應該清楚，可以對本發明做出不同的修改和變形。因此，本發明意圖覆蓋在權利要求及其等同物范圍內的本發明的修改和變形。權利要求一種高鈦型燒結礦的制備方法，其特征在于，將活性石灰、生石灰與硼酸加水消化，配加到含有釩鈦磁鐵精礦的燒結混合料中，然后進行造粒、布料、點火燒結，得到高鈦型燒結礦。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，活性石灰的添加量占總重量的2%5%，硼酸的添加量占總重量的0.03%0.1%。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，隨著活性石灰添加量的增大，燒結混合料中的生石灰含量降低。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，生石灰的減少量對應于活性石灰的添加量。5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，生石灰的含量占總重量的5%2%。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將活性石灰與生石灰預先打水消化1015分鐘，用50°C80°C的水將硼酸消化制成溶液，然后將它們混合造粒。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，把活性石灰預先破碎為<3mm，并把破碎后的活性石灰與生石灰一起加水消化成粉末狀，硼酸加水消化成水溶液，再配加到燒結混合料中。全文摘要本發明提供了一種高鈦型燒結礦的制備方法。根據本發明的高鈦型燒結礦制備方法包括將活性石灰、生石灰與硼酸加水消化，配加到含有釩鈦磁鐵精礦的燒結混合料中，然后進行造粒、布料、點火燒結，得到高鈦型燒結礦。根據本發明的燒結礦制備方法可以改善混合料的粒度組成、降低混合料的熔點并提高燒結礦的強度。文檔編號C22B1/16GK101818245SQ20101015286公開日2010年9月1日申請日期2010年4月22日優先權日2010年4月22日發明者何木光,何群,文永才,甘勤申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司